尤湘杰，邢同菊，尹明泉，梅西華

(1.高密市國土資源局，山東 高密　261500；2.青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島　266071；3.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊　261021)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

高密市化山礦區(qū)重晶石礦地質(zhì)特征及成因分析

尤湘杰1，邢同菊2，尹明泉2，梅西華3

(1.高密市國土資源局，山東 高密261500；2.青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島266071；3.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊261021)

摘要：高密市化山礦區(qū)是山東省重要的重晶石成礦區(qū)。礦區(qū)位于膠萊盆地內(nèi)，礦床賦存于萊陽群楊家莊組構(gòu)造破碎帶中，嚴格受北西向構(gòu)造控制，分布有5條規(guī)模較大的礦脈，主要礦石類型為方解石-重晶石型，該文對該重晶石礦的礦床成因(低溫熱液裂隙充填型)、成礦模式及找礦標志進行了分析研究，對該礦區(qū)的進一步勘查及類似地區(qū)的找礦工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：重晶石礦；地質(zhì)特征；成因分析；化山礦區(qū)；高密市

引文格式：尤湘杰，邢同菊，尹明泉,等.高密市化山礦區(qū)重晶石礦地質(zhì)特征及成因分析[J].山東國土資源，2016,32(7)：26-30. YOU Xiangjie，XING Tongju，YIN Mingquan， etc. Geological Characteristics and Genesis Analysis of Barite Deposit in Huashan Mine of Gaomi City[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：26-30.

0引言

重晶石具有比重大、硬度低、化學性質(zhì)穩(wěn)定、不溶于水和酸的特點，用途十分廣泛，以石油鉆井(加重劑)和化工(制取鋇鹽)用量最大[1]。山東省對重晶石需求量大，而產(chǎn)出量小，因此，勘查和開發(fā)重晶石資源顯得十分重要。山東省重晶石礦主要分布在魯東地區(qū)，尤其主要分布在沂沭斷裂帶及其東側(cè)的膠萊盆地內(nèi)，高密市南部的化山礦區(qū)即為膠萊盆地主要的重晶石成礦區(qū)，也是山東省7個主要的重晶石成礦區(qū)之一，前人對該地區(qū)也做過很多研究工作，1958—1961年和1968年，北京地質(zhì)學院及山東省地質(zhì)局805隊先后對高密化山重晶石礦進行過調(diào)查；1982年山東省地質(zhì)局第四地質(zhì)隊等在礦區(qū)開展普查，1984年轉(zhuǎn)入詳查，由崔樹森等編寫提交了《山東省高密縣化山礦區(qū)重晶石礦詳細普查地質(zhì)報告》；2009年山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院編制了《高密市化山礦區(qū)重晶石礦資源儲量核實報告》，通過以上工作系統(tǒng)了解化山地區(qū)地質(zhì)、構(gòu)造特征和重晶石礦脈的分布、數(shù)量、產(chǎn)狀特點，大致查清了化山礦區(qū)重晶石礦脈的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、礦石質(zhì)量和加工技術(shù)性能及開采技術(shù)條件*山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，梅西華等，高密市化山礦區(qū)重晶石礦資源儲量核實報告，2009年。。

該區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，找礦前景良好，礦石易采易選。該文總結(jié)了化山礦區(qū)重晶石礦的區(qū)域成礦背景、礦區(qū)成礦條件及礦體地質(zhì)特征，評價了礦石質(zhì)量和類型，研究了礦床成因和找礦標志[2-7]，建立了礦床成礦模式，對進一步勘查工作具有指導(dǎo)意義。

1區(qū)域地質(zhì)概況

高密市化山礦區(qū)位于沂沭斷裂帶東側(cè)、膠萊盆地西偏南部的次級構(gòu)造單元高密-諸城斷陷的中部，處在柴溝-膠州和百尺河-二十五里夼兩大斷裂之間。

區(qū)域內(nèi)地層主要為新生代第四紀臨沂組，其次為中生代白堊紀萊陽群，在區(qū)域東南部于家莊一帶和東北部大溝頭一帶由于斷層影響，有小范圍早白堊世青山群地層出露。

構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，按其展布方向和生成的先后順序可分為NW向斷裂、NEE向斷裂、NE向斷裂和NW向斷裂4組。褶皺構(gòu)造不發(fā)育，總的為一向S傾斜的單斜構(gòu)造。

巖漿活動很微弱，在南部有小面積火山巖分布，構(gòu)成青山群地層。巖漿活動與NEE向構(gòu)造有關(guān)，形成了燕山晚期脈巖-安山玢巖。

2礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)地層簡單，發(fā)育白堊紀萊陽群楊家莊組，新生代第四紀臨沂組松散堆積物在礦區(qū)南部分布(圖1)。臨沂組地層總厚度0.5～3m，上部巖性主要為黃褐色含礫亞砂土，在礦區(qū)的東部，該層中部夾鐵錳質(zhì)結(jié)核和砂姜；下部巖性為灰黑色粘土，在礦區(qū)的西部，該層中部為石英礫石層，下部為殘坡積物和黑色亞黏土。萊陽群楊家莊組大面積出露，巖性為黃綠色、灰綠色、灰色中細粒、中粗粒長石砂巖夾砂礫巖，灰紫色、灰色頁巖，為河流相、湖泊相沉積。該組地層呈平緩的單斜產(chǎn)出，總體走向220°～240°，傾向SE，傾角10°～30°，在斷裂附近可見少量小型的褶曲構(gòu)造，由于NW向2條較大規(guī)模的控礦斷裂(Ⅱ號脈和Ⅳ號脈)截斷，使礦區(qū)形成一個地壘形式的斷塊構(gòu)造地段。該組地層為重晶石礦的圍巖。

1—第四紀臨沂組；2—白堊紀萊陽群楊家莊組；3—斷層；4—重晶石礦脈及編號；5—安山玢巖；6—地層產(chǎn)狀；7—勘探線及編號；8—鉆孔及編號；9—地層界線圖1　高密市化山重晶石礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，2009年)

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，具有多次繼承性活動的特點，形成一定規(guī)模的成礦空間，為含礦熱液的運移和集中創(chuàng)造了良好的空間條件，斷裂構(gòu)造控制了重晶石礦脈的分布、形態(tài)、規(guī)模和產(chǎn)狀。按其與重晶石成礦作用關(guān)系可劃分為成礦期斷裂和成礦后斷裂。成礦期斷裂主要發(fā)育在礦區(qū)西北方向，是重晶石礦脈的主要導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造，該組斷裂在礦區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的有5條，其走向為305°～320°，傾向大部分為NE，只有區(qū)內(nèi)較大的Ⅳ號礦脈的控礦斷裂構(gòu)造傾向為SW，傾角一般為50°～80°，個別達到85°以上近于直立，重晶石脈就充填在這些NWW向的斷裂構(gòu)造中。這組控礦構(gòu)造的特征為：在空間上成群成帶平行展布，局部地段呈閉合狀態(tài)，只有斷層面存在，在破碎帶內(nèi)充填著以砂巖為主的角礫巖、碎屑巖、重晶石化角礫巖以及扁豆狀相連的脈狀重晶石礦體，并有重晶石碎塊被膠結(jié)或重晶石膠結(jié)角礫巖，同時尚見有大量的擠壓扁豆體，扁豆體的成分與角礫巖相似或直接為角礫巖。斷層頂?shù)装骞饣街?，沿走向呈舒緩波狀，斷裂為左行張扭性斷裂。該組斷裂控制了成礦的全過程，而且在成礦后仍有活動，主要表現(xiàn)在斷裂帶內(nèi)有硅化重晶石的片理化現(xiàn)象。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，具有多次繼承性活動的特點，形成一定規(guī)模的成礦空間，為含礦熱液的運移和集中創(chuàng)造了良好的空間條件，斷裂構(gòu)造控制了重晶石礦脈的分布、形態(tài)、規(guī)模和產(chǎn)狀。按其與重晶石成礦作用關(guān)系可劃分為成礦期斷裂和成礦后斷裂。成礦期斷裂主要發(fā)育在礦區(qū)西北方向，是重晶石礦脈的主要導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造，該組斷裂在礦區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的有5條，其走向為305°～320°，傾向大部分為NE，只有區(qū)內(nèi)較大的Ⅳ號礦脈的控礦斷裂構(gòu)造傾向為SW，傾角一般為50°～80°，個別達到85°以上，近于直立，重晶石脈就充填在這些NWW向的斷裂構(gòu)造中。這組控礦構(gòu)造的特征為：在空間上成群成帶平行展布，局部地段呈閉合狀態(tài)，只有斷層面存在，在破碎帶內(nèi)充填著以砂巖為主的角礫巖、碎屑巖、重晶石化角礫巖以及扁豆狀相連的脈狀重晶石礦體，并有重晶石碎塊被膠結(jié)或重晶石膠結(jié)角礫巖，同時尚見有大量的擠壓扁豆體，扁豆體的成分與角礫巖相似或直接為角礫巖。斷層頂?shù)装骞饣街保刈呦虺适婢彶?，斷裂為左行張扭性斷裂。該組斷裂控制了成礦的全過程，而且在成礦后仍有活動，主要表現(xiàn)是在斷裂帶內(nèi)有硅化重晶石的片理化現(xiàn)象。

礦區(qū)內(nèi)成礦后斷裂大致可分為2組，即近EW向及NWW向2組，傾向分別為NW和NE，傾角一般在60°～80°之間，其規(guī)模都很小。斷層形成于重晶石礦脈的后期，對礦脈有一定的破壞作用，但影響不大。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動很微弱，除重晶石脈外，其他脈巖不甚發(fā)育，僅在礦區(qū)內(nèi)零星分布有安山玢巖，規(guī)模很小。

3礦體地質(zhì)特征

3.1礦體特征

礦脈分布在中生代白堊紀萊陽群楊家莊組的砂巖、砂礫巖、長石石英砂巖、粉砂巖和泥巖岀露區(qū)的NWW向斷裂中，規(guī)模不等，長者大于2000m，短者只有幾十米，一般長600～1000m，礦區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的礦脈有5條，即Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅶ,Ⅷ號脈(圖1)，規(guī)模較小的礦脈有十幾條。礦脈總的走向為305°～320°，與圍巖走向呈75°左右的夾角。傾向除Ⅳ號礦脈往SW傾斜外，其余的礦脈全部往NE傾斜，傾角50°～85°。不同規(guī)模的礦脈均受張扭性斷裂及張裂隙的控制，形成一個走向NW，斜列式排列的礦脈群。

礦區(qū)內(nèi)礦體厚一般1～2m，最大厚度9.94m，根據(jù)鉆孔控礦情況，礦脈最大延深285m，不論沿走向或沿傾向，礦脈厚度變化較大，普遍存在著膨脹、收縮、分支復(fù)合等現(xiàn)象，長度較大的礦體，厚度則較穩(wěn)定，如Ⅱ,Ⅳ號礦脈；長度較小的礦體厚度變化則較大，甚至呈透鏡狀或扁豆狀斷續(xù)分布，如Ⅵ,Ⅷ號礦脈。

主礦體是Ⅳ號礦體，分布在化山西南部24～44號線及附近，有32個鉆探工程控制，總體走向310°，傾向SW，傾角61°～85°。礦體賦礦標高76.05～228.50m，地表長760m，厚度1.19～7.63m，平均厚度2.83m，厚度變化系數(shù)62%，礦體厚度變化為中等復(fù)雜程度?？傮w上兩端薄中間厚，淺部較厚，向下變薄(圖2)。礦石為重晶石、石英和方解石，品位一般較好，平均46.20%，品位變化系數(shù)28%，為較均勻型。

3.2礦石類型及質(zhì)量

3.2.1礦石類型

礦石按礦物組合特點，可劃為方解石-重晶石型、單一重晶石型、石英-重晶石型和含方鉛礦-重晶石型等4種礦石類型；按其結(jié)構(gòu)構(gòu)造可分為塊狀重晶石和混合型重晶石2類。

塊狀重晶石礦石呈乳白色、半透明白色、淡褐紅色，板柱狀、粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。為重晶石的脈狀體，除脈體本身的礦物組成外，還含有少量(5%左右)零星分布的圍巖角礫，粒徑1～5cm，為脈體侵入時的捕擄體，呈單脈狀或與角礫狀、網(wǎng)脈狀礦石呈互層狀產(chǎn)出。

混合型重晶石包括角礫狀、條帶狀、網(wǎng)脈狀、團塊狀構(gòu)造的礦石。角礫狀者為重晶石充填在圍巖中的較大孔隙內(nèi)，分布不均大小不一，粒徑5～15cm；條帶狀者為重晶石呈密集平行的細脈狀，與圍巖互成條帶。上述2種類型在斷裂破碎帶內(nèi)?；旌铣霈F(xiàn)且相互過渡，因脈體與圍巖二者比例不同而使BaSO4含量變化較大。

3.2.2礦石質(zhì)量

(1)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石呈乳白色、灰白色、淺灰色、淺褐色，因受后期構(gòu)造影響，部分礦石呈碎裂狀。礦石中重晶石結(jié)晶一般較好，成自形晶，晶體一般為1～3mm，個別大者可達到6～8mm。礦石呈板狀、柱狀、粒狀結(jié)構(gòu)；晶簇狀、梳狀、塊狀及角礫狀構(gòu)造。

(2)礦石礦物特征。礦石礦物成分比較簡單，主要礦物為重晶石，次要礦物為石英、方解石、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等。

重晶石：純凈者透明無色，一般呈乳白色、白色、淺褐色，透明—半透明，玻璃光澤，斷口呈珍珠光澤，粒狀、板狀、柱狀晶體，粒徑0.1～5mm，集合體呈束狀、放射狀、交織狀排列，以脈體和破碎巖中的填隙物形式存在。

石英：無色透明，呈他形細粒狀和半自形柱狀，粒度0.01～0.3mm，和重晶石為同一礦化階段形成的共生礦物。主要呈星散狀和浸染狀嵌布于重晶石礦物顆粒之間。

方解石：白色，半透明，呈他形—半自形細粒狀，以細脈、紋脈狀分布在重晶石礦物裂隙之中，也有的呈包體狀態(tài)分布在重晶石晶體內(nèi)部，為重晶石的伴生礦物。

黃鐵礦：呈星點狀，分布在礦脈裂隙和礦脈內(nèi)的圍巖角礫中，粒度0.01～0.03mm，含量0.1%～0.5%，大多數(shù)已次生變化為褐鐵礦而呈淺褐紅色，致使礦石染色。

(3)礦石化學成分特征。礦石中主要有益成分為BaSO4，含量變化較大，一般30.36%～95.47%，一般塊狀礦石中含量較高，平均73%，混合型礦石中含量較低，平均52%。在礦體中部礦石含量高，兩端含量較低，在礦體上部礦石含量較高，下部較低。

礦石中有害組分為SiO2，含量10%～25%，與BaSO4含量呈互為消長關(guān)系，在礦石中呈細粒浸染狀分布，貧化礦石，降低比重，在選礦中較難分離?；降V區(qū)礦石中其他化學成分與平均值為：Al2O32.19%，F(xiàn)e2O31.20%，CaO0.87%，MgO0.43%，MnO0.02%，水鹽0.41%，Cu0.03%，Pb0.003%，Zn0.01%。光譜半定量分析含量大于0.1%的元素有Ba,Sr;含量0.1%～0.05%的元素有Mg,Ti,Pb;含量0.05%～0.001%的元素有Ni,V,Cu,Cr,Zn,Ca;含量0.001%～0.0005%的元素有Ag,Mo,Sn。

礦石的比重與BaSO4含量的關(guān)系極為密切，呈正相關(guān)關(guān)系，即BaSO4含量高，比重則大，反之則低(圖3)。

圖3　礦石比重與BaSO4含量相關(guān)圖解

3.3礦體圍巖與夾石

礦脈分布在萊陽群楊家莊組中細粒、中粗粒長石砂巖的構(gòu)造破碎帶中，產(chǎn)狀嚴格受構(gòu)造帶控制。其圍巖與夾石為硅化、碳酸巖化、黃鐵礦化、重晶石化碎裂巖，部分地段圍巖為萊陽群楊家莊組中細粒、中粗粒長石砂巖夾頁巖、砂礫巖等。礦體與圍巖、夾石界限清晰，但局部重晶石化較強地段礦與非礦界線只有依據(jù)分析結(jié)果劃分。

4礦床成因及找礦標志

4.1礦床成因

礦區(qū)處于NE向沂沭斷裂帶與EW向的百尺河斷裂之間的中生代斷陷盆地內(nèi)，受沂沭斷裂帶左行扭動，生成一系列NW向張扭性斷裂構(gòu)造，由于多次構(gòu)造活動，局部斷裂帶啟開，形成一定規(guī)模的成礦構(gòu)造空間，成為含礦熱液的通道和沉淀的場所。當大氣降水入滲，流經(jīng)Ba,S等含量較高的萊陽群地層時，溶解部分Ba2+,S2--S6-，進入地層深部與地下熱水循環(huán)，含礦熱液沿著斷裂構(gòu)造運移，在適當?shù)沫h(huán)境富集沉淀(圖4)。斷裂構(gòu)造的派生裂隙則直接控制著重晶石礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模。礦區(qū)內(nèi)除主要控礦的NW向構(gòu)造斷裂外，尚有主干斷裂派生的羽狀斷裂裂隙構(gòu)造，它們均被含礦熱液充填，形成重晶石礦脈帶[8-9]。

圖4　化山礦區(qū)重晶石礦成礦模式圖

礦區(qū)區(qū)域地層為萊陽群止鳳莊組、楊家莊組和杜村組，礦體直接圍巖為白堊紀萊陽群楊家莊組砂巖、砂礫巖、粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，當圍巖為泥巖或頁巖時，礦石質(zhì)量較好，分布亦較穩(wěn)定；當圍巖為砂巖、砂礫巖，斷層面硅化較弱時，礦石質(zhì)量較差。這是由于砂巖由泥質(zhì)物呈孔隙式膠結(jié)，孔隙度較小，加之含有頁巖夾層，所以滲透性較差，對含礦熱液起相對屏蔽作用，有利于含礦熱液在斷裂構(gòu)造中富集和沉淀；而萊陽群止鳳莊組和杜村組巖性主要為礫巖、砂礫巖和粗砂巖，孔隙度大、滲透性強，含礦熱液易向斷裂兩側(cè)圍巖擴散，不利于富集成礦。

山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局實驗室用均一法和爆裂法對3件重晶石樣品包體測溫獲得7個數(shù)據(jù)，該重晶石礦的形成溫度在100～168℃，綜上所述，礦體成因類型為裂隙充填型低溫熱液礦床[10-11]。

4.2找礦標志

礦體賦存于構(gòu)造破碎帶中，產(chǎn)狀嚴格受構(gòu)造帶控制，其圍巖與夾石為萊陽群楊家莊組中細粒、中粗粒長石砂巖，礦化表現(xiàn)為硅化、碳酸巖化、黃鐵礦化，礦體與圍巖、夾石界限清晰。因此萊陽群楊家莊組中細粒、中粗粒長石砂巖中發(fā)育的受NW向斷裂構(gòu)造控制的礦化蝕變巖帶是最直接的找礦標志。

5結(jié)語

(1)礦質(zhì)來源于富Ba,S的萊陽群地層，流體來源于大氣降水，構(gòu)造活動形成局部熱異常并促使熱液流動，在適合的構(gòu)造部位富集成礦，成礦溫度100～168℃，礦床成因為低溫熱液礦床。

(2)膠萊盆地內(nèi)重晶石礦受NW向構(gòu)造控制，萊陽群地層硅化、碳酸鹽化蝕變帶、重晶石脈是尋找重晶石礦的標志。對該礦區(qū)的進一步勘查及類似地區(qū)的找礦工作具有一定的指導(dǎo)意義。

致謝：該文經(jīng)劉述敏副總工程師審閱并提出寶貴修改意見，在此謹致謝意。

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收稿日期：2016-03-29；

修訂日期：2016-04-08；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

作者簡介：尤湘杰(1965—)，男，山東高密人，助理工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)及地質(zhì)環(huán)境管理工作；E-mail:ggy123408234@163.com

中圖分類號：P618

文獻標識碼：A

Geological Characteristics and Genesis Analysis of Barite Deposit in Huashan Mine of Gaomi City

YOU Xiangjie1，XING Tongju2，YIN Mingquan2，MEI Xihua3

(1.Gaomi Bureau of Land and Resources，Shandong Gaomi 261500，China；2.Qingdao Geo-engineering Exploration Institute，Shandong Qingdao 266071，China；3.No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resoueces，Shandong Weifang 261021，China)

Abstract:Huashan mine in Gaomi city is an important barite mining area in Shandong province. The mine is located in Jiaolai basin, and ore bodies occur in tectonic fracture zones of Yangjiazhuang formation in Laiyang group. It is strictly controlled by structures with the trend of NW, and five larger veins distributed in the region. Calcite-barite type is the main ore type. In this paper, the genesis of barite ore (epithermal fissure filling type), metallogenic model and prospecting signs have been analyzed. It has a certain guiding significance for further exploration in the mine and similar areas.

Key words:Barite deposit; geological characteristics; genesis analysis; Huashan mine; Gaomi city